计算机网络的协议与体系结构课件

2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材1第三章计算机网络的协议与体系结构第三章计算机网络的协议与体系结构本章要点本章要点l l掌握：协议、层次、接口与网络体系结构掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念的基本概念l l掌握：掌握：ISO的的OSI七层参考模型七层参考模型l l掌握：掌握：TCP/IP参考模型参考模型l l了解：了解：OSI参考模型与参考模型与TCP/IP参考模型的参考模型的比较比较l l了解：网络协议标准化组织了解：网络协议标准化组织本章难点本章难点协议、层次、接口协议、层次、接口2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材23.1网络体系结构的基本概念网络体系结构的基本概念3.1.1网络协议的概念网络协议的概念网络协议：为网络数据交换而制定的规则、约定与标网络协议：为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。准被称为网络协议。网络协议的三要素网络协议的三要素：语义：语义是用于解释比特流的每一部分的意义语义：语义是用于解释比特流的每一部分的意义。语语法法：语语法法定定义义了了通通信信双双方方的的用用户户数数据据与与控控制制信信息息的的结构与格式，以及数据出现的顺序的意义。结构与格式，以及数据出现的顺序的意义。时序：时序是对事件实现顺序的详细说明，即何时进时序：时序是对事件实现顺序的详细说明，即何时进行通信，先讲什么，后讲什么，讲话的速度等。行通信，先讲什么，后讲什么，讲话的速度等。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材33.1.2协议、层次、接口与体系结构的概念协议、层次、接口与体系结构的概念随着计算机网络技术的不断发展，计算机网络的随着计算机网络技术的不断发展，计算机网络的规模越来越大，各种应用不断增加，网络也因此变得规模越来越大，各种应用不断增加，网络也因此变得越来越复杂。面对日益复杂化的网络系统，必须采用越来越复杂。面对日益复杂化的网络系统，必须采用工程设计中常用的工程设计中常用的结构化结构化的方法，将一个复杂的问题的方法，将一个复杂的问题分解成若干个容易处理的子问题，尔后分解成若干个容易处理的子问题，尔后“分而治之分而治之”逐逐个加以解决，分层就是系统分解的最好方法之一。个加以解决，分层就是系统分解的最好方法之一。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材4实际邮政系统信件发送、接收过程示意图实际邮政系统信件发送、接收过程示意图2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材51、层次化体系结构中的几个基本概念、层次化体系结构中的几个基本概念协议（协议（Protocol）是一种通信规约。）是一种通信规约。层次：将总体要实现的很多功能分配在不同的层次中；层次：将总体要实现的很多功能分配在不同的层次中；每个层次要完成的服务及服务实现的过程都有明确规每个层次要完成的服务及服务实现的过程都有明确规定；不同地区的系统分成相同的层次；定；不同地区的系统分成相同的层次；接口（接口（interface）：就是同一结点内，相邻层之间交换）：就是同一结点内，相邻层之间交换信息的连接点。信息的连接点。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材62、网络体系结构、网络体系结构将网络层次性结构模型与各层次协议的集合定义将网络层次性结构模型与各层次协议的集合定义为计算机网络体系结构（为计算机网络体系结构（NetworkArchitecture）。体）。体系结构是抽象的，而实现是具体的，它是指能够运行系结构是抽象的，而实现是具体的，它是指能够运行的一些硬件和软件。的一些硬件和软件。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材73、网络体系结构的研究意义、网络体系结构的研究意义各层之间相互独立各层之间相互独立灵活性好灵活性好，例如由于技术的进步促进实现技术的变化，只要接口，例如由于技术的进步促进实现技术的变化，只要接口保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响。保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响。由于各层独立。因此每层都可以选择最为合适的实现技术，由于各层独立。因此每层都可以选择最为合适的实现技术，各层实现技术的改变不影响其他层。各层实现技术的改变不影响其他层。易于实现和维护。由于整个系统被分割为多个容易实现和维易于实现和维护。由于整个系统被分割为多个容易实现和维护的小部分，使得整个庞大而复杂的系统变得容易实现、管理和护的小部分，使得整个庞大而复杂的系统变得容易实现、管理和维护。维护。有益于标准化的实现，由于每一层都有明确的定义，即每层有益于标准化的实现，由于每一层都有明确的定义，即每层实现的功能和所提供的服务都很明确，因此十分利于标准化的实实现的功能和所提供的服务都很明确，因此十分利于标准化的实施。施。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材83.2开放系统互连参考模型（开放系统互连参考模型（OSI/RM）3.2.1OSI参考模型的基本概念参考模型的基本概念1、OSI参考模型的提出参考模型的提出制定计算机网络标准方面起着很大作用的两大国制定计算机网络标准方面起着很大作用的两大国际组织是：国际电报与电话咨询委员会（际组织是：国际电报与电话咨询委员会（CCITT，ConsultativeCommitteeonInternationalTelegraphandTelephone）与国际标准化组织（）与国际标准化组织（ISO，InternationalStandardsOrganization）。）。ISO发布了著名的发布了著名的ISO/IEC7498标准，它定义了网标准，它定义了网络互连的七层框架，也就是开放系统互连参考模型络互连的七层框架，也就是开放系统互连参考模型（OSI/RM，OpenSystemInterconnectionReferenceModel）。）。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材92、OSI参考模型的概念参考模型的概念OSI中中的的“开开放放”是是指指只只要要遵遵循循OSI标标准准，一一个个系系统统就就可可以以与与位位于于世世界界上上任任何何地地方方、同同样样遵遵循循同同一一标标准准的的其他任何系统进行通信。其他任何系统进行通信。在在OSI/RM互连参考模型中采用的是三级抽象：互连参考模型中采用的是三级抽象：体体系系结结构构（Architecture）：定定义义了了开开放放系系统统的的层层次次结结构构、层层次次之之间间的的相相互互关关系系及及各各层层所所包包括括的的可可能能的的服务。服务。服服务务定定义义（ServiceDefinition）：详详细细地地说说明明了了各各层所提供的服务。层所提供的服务。协议规格说明（协议规格说明（ProtocolSpecification）：精确地）：精确地定义了应当发送什么样的控制信息，以及应当用什么定义了应当发送什么样的控制信息，以及应当用什么样的过程来解释这个控制信息。样的过程来解释这个控制信息。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材10OSI参考模型的结构示意图参考模型的结构示意图2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材113、OSI的有关术语的有关术语（1）数据单元）数据单元（n）服务数据单元（）服务数据单元（n）SDU）：）：（n）SDU（ServiceDataUnit）指指的的是是第第n层层待待传传送送和和处理的数据单元。处理的数据单元。（n）协议数据单元（）协议数据单元（n）PDU）。）。（n）PDU（ProtocolDataUnit）指指的的是是在在对对（同同）等等层层传传送送的的数数据据单单元元，它它通通常常是是将将SDU分分成成若若干干段段，每每一一段段加加上上报报头头，作作为为一一单单独独协协议议数数据据单单元元PDU在在水水平方向上传送。平方向上传送。（n）接口数据单元（）接口数据单元（n）IDU）。）。（n）PDU（ProtocolDataUnit）指指的的是是在在对对（同同）等等层层传传送送的的数数据据单单元元，它它通通常常是是将将SDU分分成成若若干干段段，每每一一段段加加上上报报头头，作作为为一一单单独独协协议议数数据据单单元元PDU在在水水平方向上传送。平方向上传送。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材12（2）服务访问点）服务访问点：相邻层间的服务是通过其接口界面上的服务：相邻层间的服务是通过其接口界面上的服务访问点访问点SAP（ServiceAccesspoint）进行的）进行的,n层的层的SAP就是就是n+1层层可以访问可以访问n层的地方，每个层的地方，每个SAP都有一个唯一的地址。都有一个唯一的地址。（3）服务原语：）服务原语：表表3-1OSI的的4类服务原语类服务原语原语原语意义意义request用户实体请求服务做某种工作用户实体请求服务做某种工作indication用户实体被告知某事件发生用户实体被告知某事件发生response用户实体表示对某事件的响应用户实体表示对某事件的响应confirm用户实体收到关于它的请求的答复用户实体收到关于它的请求的答复2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材13相邻层及其接口相邻层及其接口2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材144、面向连接和无连接的服务、面向连接和无连接的服务下层能够向上层提供的服务有两种：面包连接的下层能够向上层提供的服务有两种：面包连接的服务和无连接的服务。服务和无连接的服务。面包连接的服务：以打电话为例，经历建立连接、面包连接的服务：以打电话为例，经历建立连接、通信、拆除连接的三个阶段。通信、拆除连接的三个阶段。无连接的服务：没有建立和拆除链路的过程，一无连接的服务：没有建立和拆除链路的过程，一般也没有确认般也没有确认。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材153.2.2OSI参考模型的结构参考模型的结构OSI是分层体系结构的一个实例，每一层是一个是分层体系结构的一个实例，每一层是一个模块，用于执行某种主要功能，并具有自己的一套通模块，用于执行某种主要功能，并具有自己的一套通信指令格式（称为协议）。用于相同层的两个功能之信指令格式（称为协议）。用于相同层的两个功能之间通信的协议称为对等协议。间通信的协议称为对等协议。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材16划分层次的主要原则是：划分层次的主要原则是：网中各结点都具有相同的层次。网中各结点都具有相同的层次。不同结点的同等层具有相同的功能。不同结点的同等层具有相同的功能。同一结点内相邻层之间通过接口通信。同一结点内相邻层之间通过接口通信。每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。务。不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材173.2.3OSI环境中的数据传输过程环境中的数据传输过程2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材18OSI环境数据流环境数据流2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材193.3物理层物理层1、物理层功能、物理层功能：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实：利用传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。现比特流的透明传输。“透明传送比特流透明传送比特流”表示经实际电路传送后表示经实际电路传送后的比特流没有发生变化，对传送的比特流来说，这个电路好像是的比特流没有发生变化，对传送的比特流来说，这个电路好像是看不见的，当然，物理层并不需要知道哪几个比特代表什么意思。看不见的，当然，物理层并不需要知道哪几个比特代表什么意思。2、物理层特性物理层特性（1）机机械械特特性性。机机械械特特性性规规定定了了物物理理连连接接时时接接插插件件的的规规格格尺尺寸寸、引脚数量和排列情况等。引脚数量和排列情况等。（2）电电气气特特性性。电电气气特特性性规规定定了了在在物物理理连连接接上上传传输输二二进进制制位位流流时时线路上信号电压的高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。线路上信号电压的高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。（3）功功能能特特性性。功功能能特特性性规规定定了了物物理理接接口口上上各各条条信信号号线线的的功功能能分分配和确切定义。配和确切定义。（4）规程特性。规程特性定义了利用信号线进行二进制位流传输）规程特性。规程特性定义了利用信号线进行二进制位流传输的一组操作规程，即各信号线的工作规则和先后顺序。的一组操作规程，即各信号线的工作规则和先后顺序。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材203.4数据链路层数据链路层1、数剧链路层的主要功能、数剧链路层的主要功能：负责建立和管理节点间的：负责建立和管理节点间的链路。该层的主要功能是链路。该层的主要功能是“通过各种控制协议，将有差通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路据链路”该层通常又被分为介质访问控制（该层通常又被分为介质访问控制（MAC）和逻辑）和逻辑链路控制（链路控制（LLC）两个子层。）两个子层。MAC子层的主要任务是子层的主要任务是解决共享型网络中多用户对信道竞争的问题，完成网解决共享型网络中多用户对信道竞争的问题，完成网络介质的访问控制；络介质的访问控制；LLC子层的主要任务是建立和维子层的主要任务是建立和维护网络连接，执行差错校验、流量控制和链路控制。护网络连接，执行差错校验、流量控制和链路控制。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材212、数据链路层的主要协议标准、数据链路层的主要协议标准面向字符型的传输控制规程面向字符型的传输控制规程：在面向字符型的传输控制规程中，信息传输以字在面向字符型的传输控制规程中，信息传输以字符为基本单位，通过控制字符来实现对链路层的监控符为基本单位，通过控制字符来实现对链路层的监控与管理。与管理。面向位的链路控制规程面向位的链路控制规程：面向位的链路控制规程以面向位的链路控制规程以ISO制定的制定的HDLC（HighLevelDataLinkControl）为代表，它得到了各国计算）为代表，它得到了各国计算机网络工作者的公认，并作为国际标准。机网络工作者的公认，并作为国际标准。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材22HDLC帧格式帧格式2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材233种类型的帧：种类型的帧：信息帧（信息帧（I帧），帧），I帧是传输数据的帧帧是传输数据的帧。监控帧监控帧S（帧）。（帧）。S帧完成链路的监控功能，监视链帧完成链路的监控功能，监视链路上的常规动作。路上的常规动作。无编号帧（无编号帧（U帧）。帧）。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材24无编号帧（无编号帧（U帧）帧）2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材253、流量控制、流量控制个相邻结点之间传送数据，必须协调好发送端和个相邻结点之间传送数据，必须协调好发送端和接收端之间的数据流平衡问题，即要求发送端发送的接收端之间的数据流平衡问题，即要求发送端发送的信息量不能大于接收端的接收能力，否则就可能出现信息量不能大于接收端的接收能力，否则就可能出现拥挤或堵塞现象。流量控制规程就是控制在一个特定拥挤或堵塞现象。流量控制规程就是控制在一个特定时间内允许发送方发出多少个数据帧。时间内允许发送方发出多少个数据帧。在数据链路层中，常使用窗口流量控制方法，又在数据链路层中，常使用窗口流量控制方法，又称滑动窗口协议或窗口流量控制规程。称滑动窗口协议或窗口流量控制规程。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材264、差错控制、差错控制差差错错控控制制是是十十分分重重要要的的，因因为为物物理理层层不不管管采采用用什什么么传传输输介介质质，总总要要受受环环境境噪噪声声的的干干扰扰或或信信号号间间的的干干扰扰，传传输输差差错错是是不不可可避避免免的的。差差错错控控制制的的任任务务就就是是发发现现差差错错，并并一一般般采采用用重重发发方方式式纠纠正正错错误误。差差错错控控制制主主要要处处理下列两种情况：理下列两种情况：2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材27接收方接收的帧的错误检测。现多采用接收方接收的帧的错误检测。现多采用CRC编码方编码方式，如果接收方对接收到的数据帧除以生成多项式，式，如果接收方对接收到的数据帧除以生成多项式，除尽表示正确，不能除尽说明有错，则给发送方发回除尽表示正确，不能除尽说明有错，则给发送方发回一否认帧（一否认帧（NAK），请求发送方重发此帧。），请求发送方重发此帧。所发送的帧丢失或确认帧丢失。此时，发送方在限所发送的帧丢失或确认帧丢失。此时，发送方在限定的时间内收不到应答，则认为超时，重发刚才已发定的时间内收不到应答，则认为超时，重发刚才已发过的帧。过的帧。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材283.5Internet的数据链路层的数据链路层点对点协议点对点协议PPP（point-to-pointprotocol）用户接入用户接入Internet的一般方法有两种。一种是用户使用的一般方法有两种。一种是用户使用拨号电话线接入拨号电话线接入Internet，另一种是使用专线接入，另一种是使用专线接入2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材29PC机拔号方式入网机拔号方式入网2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材30PPP帧的格式帧的格式2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材31PPP协议的状态图协议的状态图2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材323.5网络层网络层网络层（网络层（networklayer）是）是OSI模型的第三层，它模型的第三层，它是是OSI参考模型中最复杂的一层，也是通信子网的最高参考模型中最复杂的一层，也是通信子网的最高一层一层,向资源子网提供两种类型服务：数据报和虚电路向资源子网提供两种类型服务：数据报和虚电路服务。服务。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材33网络层主要功能网络层主要功能（1）为为传传输输层层提提供供建建立立、维维持持和和释释放放网网络络连连接接的的手手段段，完完成成路路径径选选择择、拥拥挤挤控控制制、网网络络互互连连等等功功能能。这这些些对对传输层来说是完全透明的。传输层来说是完全透明的。（2）根据传输层的要求来选择网络服务质量。）根据传输层的要求来选择网络服务质量。（3）向传输层报告未恢复的差错。）向传输层报告未恢复的差错。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材342.虚电路服务和数据报服务虚电路服务和数据报服务网络层向传输层提供虚电路服务和数据报服务网络层向传输层提供虚电路服务和数据报服务(1)虚电路（虚电路（VirtualCircuit）服务）服务虚电路服务在传送数据时，发送方提供自己和接收虚电路服务在传送数据时，发送方提供自己和接收端的全称网络地址，建立虚电路，然后按序传送报文分端的全称网络地址，建立虚电路，然后按序传送报文分组。它不会发生报文丢失或重叠的情况。通信完成后拆组。它不会发生报文丢失或重叠的情况。通信完成后拆除虚电路。除虚电路。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材35两种建立虚电路的方法两种建立虚电路的方法呼叫虚电路。呼叫虚电路。呼叫虚电路即通过虚呼叫来建立虚电路。两站间呼叫虚电路即通过虚呼叫来建立虚电路。两站间整个通信过程包括三个阶段：虚呼叫、报文传送和拆整个通信过程包括三个阶段：虚呼叫、报文传送和拆除虚电路。除虚电路。永久虚电路永久虚电路两站间不管是否通信都永远存在一条虚电路。此两站间不管是否通信都永远存在一条虚电路。此种虚电路省去了虚呼叫和虚拆除的过程。种虚电路省去了虚呼叫和虚拆除的过程。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材36(2)数据报（数据报（Datagram）服务）服务数据报有如下特点：数据报有如下特点：数数据据报报在在网网络络和和用用户户间间的的传传送送协协议议，格格式式简简单单，实实现机构也简单。现机构也简单。数据报传送勿需事先建立逻辑连接。数据报传送勿需事先建立逻辑连接。数数据据报报根根据据它它所所含含的的目目标标地地址址能能以以最最小小延延迟迟到到达达终终点点，它它们们独独立立选选择择路路径径，网网络络对对它它们们单单独独处处理理，与与前前后数据报均无关系。后数据报均无关系。各各数数据据报报从从源源点点发发出出的的顺顺序序与与其其到到达达目目标标点点的的顺顺序序无关。无关。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材37虚电路和数据报的比较虚电路和数据报的比较服务类别问题虚电路数据报端-端连接要不要目标站地址仅连接时需要每个分组都需要分组顺序按序不保证端-端差错处理和流量控制由通信子网负责由主机负责2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材383.网络地址网络地址逻辑网络地址用于指明源和目的地网络逻辑网络地址用于指明源和目的地网络(IP地址地址)。物理设备地址用于标识源或目的地计算机（网卡地址）。物理设备地址用于标识源或目的地计算机（网卡地址）。服务地址标识运行于源或目的地计算机上的特定应用服务地址标识运行于源或目的地计算机上的特定应用进程（端口号）进程（端口号）2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材394.路径选择路径选择广域网广域网的路径选择：的路径选择：广域网多为网状拓扑结钩，从源结点通往目的结广域网多为网状拓扑结钩，从源结点通往目的结点的中间过程往往存在多条冗余路径，这就存在选择点的中间过程往往存在多条冗余路径，这就存在选择最佳路径问题。广域网内部有数据报服务和虚电路服最佳路径问题。广域网内部有数据报服务和虚电路服务，都存在选路的问题。务，都存在选路的问题。局域网不存在局域网不存在“选路的问题选路的问题”。路径选择的关键是确定算法。路径选择的关键是确定算法。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材40路径选择的要求路径选择的要求路径选择算法应具有正确性、简便性、健壮性、路径选择算法应具有正确性、简便性、健壮性、稳定性、公平性等要求。稳定性、公平性等要求。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材415.流量控制和拥塞控制流量控制和拥塞控制流量控制着重解决的是一条信道上的信息流畅问流量控制着重解决的是一条信道上的信息流畅问题；拥塞控制则主要解决子网中的信息总量问题。题；拥塞控制则主要解决子网中的信息总量问题。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材423.7传输层传输层向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保向用户提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输证报文的正确传输数据链路层负责点到点之间的数据通信，对数据数据链路层负责点到点之间的数据通信，对数据链路层来说，点与点之间的信道是一条物理链路链路层来说，点与点之间的信道是一条物理链路2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材43端端-端通信端通信对传输层来说，端与端之间的信道是一通信子网。对传输层来说，端与端之间的信道是一通信子网。由由于于传传输输层层负负责责的的是是通通过过通通信信子子网网的的两两主主机机之之间间的的端端-端端通通信信，故故报报文文在在子子网网中中通通过过时时，可可能能会会丢丢失失、重重组组、阻阻塞塞或或产产生生较较大大存存储储延延时时，故故传传输输层层协协议议比比数数据链路层要复杂得多。据链路层要复杂得多。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材441.传输层主要功能传输层主要功能提供建立、维护拆除传输层的连接。提供建立、维护拆除传输层的连接。提供端到端的错误恢复和流控制。提供端到端的错误恢复和流控制。向向会会话话层层提提供供独独立立于于网网络络层层的的传传送送服服务务和和可可靠靠的的透透明明数据传送。数据传送。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材452.传输层协议的分类传输层协议的分类网络服务质量类型网络服务质量类型(3种）种）网络层或通信子网提供给传输层的服务质量并不总是相网络层或通信子网提供给传输层的服务质量并不总是相同的，它分为同的，它分为3种类型：种类型：A型型：网网络络连连接接具具有有可可接接受受的的差差错错率率和和可可接接受受的的故故障障通通知率。知率。B型型：网网络络连连接接具具有有可可接接受受的的差差错错和和不不可可接接受受的的故故障障通通知率。知率。C型：网络连接具有不可接受的差错率和不可接受的故型：网络连接具有不可接受的差错率和不可接受的故障通知率。障通知率。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材462.传输层协议分类传输层协议分类根据网络层提供服务质量类型的不同，根据网络层提供服务质量类型的不同，OSI模型将传输模型将传输层协议分为层协议分为5类：类：2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材47传输层传输层5类类协议：协议：0类最简单，它为每个提出请求的传送连接建立一个网络连接并假类最简单，它为每个提出请求的传送连接建立一个网络连接并假定网络连接不出错。传送协议不再进行排序和监控，它只提供建立定网络连接不出错。传送协议不再进行排序和监控，它只提供建立和释放连接机制，面向和释放连接机制，面向A型网络服务。型网络服务。1类较简单，与类较简单，与0类相比，增加了基本差错恢复功能，如网络断开连类相比，增加了基本差错恢复功能，如网络断开连接或连接失败等情况，面向接或连接失败等情况，面向B型网络服务。型网络服务。2类和类和0类相似，没有差错恢复功能，但增加了对网络的多路复用和类相似，没有差错恢复功能，但增加了对网络的多路复用和相应的流控功能，面向相应的流控功能，面向A型网络服务。型网络服务。3类具有类具有1类和类和2类特性，既有基本差错恢复功能，又有多路复用功类特性，既有基本差错恢复功能，又有多路复用功能。面向能。面向B型网络服务。型网络服务。4类协议最复杂，能检测由于网络的不可靠服务所引起的差错，包类协议最复杂，能检测由于网络的不可靠服务所引起的差错，包括协议数据单元括协议数据单元TPDU的丢失、错序、重复和出错等，同时具有多的丢失、错序、重复和出错等，同时具有多路复用功能。它面向路复用功能。它面向C型网络服务。型网络服务。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材483.分段与合并分段与合并当网络层的数据字段小于传输层协议数据单元长度当网络层的数据字段小于传输层协议数据单元长度时，就需对传输层协议数据单元时，就需对传输层协议数据单元TPDU分段。利用几个分段。利用几个网络服务数据单元传送，在接收端再将各段组装为原网络服务数据单元传送，在接收端再将各段组装为原来的来的TPDU。当网络层协议数据单元。当网络层协议数据单元NPDU大于传输层大于传输层协议数据单元协议数据单元TPDU时，传输层可将时，传输层可将TPDU拼接成拼接成NPDU的大小进行传送，在接收端再将其分割成原来的的大小进行传送，在接收端再将其分割成原来的各各TPDU。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材494.多路复用多路复用当传输层用户进程所产生的信息流较少时，可将当传输层用户进程所产生的信息流较少时，可将多个传输连接映射到一个网络连接上，以充分利用网多个传输连接映射到一个网络连接上，以充分利用网络连接的传输效率，称向上多路复用。络连接的传输效率，称向上多路复用。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材505、流量控制、流量控制在传输层，流量控制一般采用动态窗口管理和动在传输层，流量控制一般采用动态窗口管理和动态缓冲分配的策略。态缓冲分配的策略。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材516.差错控制差错控制重要的是保证段序号唯一，并采用超时重发机制，重要的是保证段序号唯一，并采用超时重发机制，将那些在网络中滞留时间过长的报文段丢掉。将那些在网络中滞留时间过长的报文段丢掉。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材523.8其他各层的简介其他各层的简介3.8.1会话层会话层向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法向两个实体的表示层提供建立和使用连接的方法,将不将不同实体之间的表示层的连接称为会话。同实体之间的表示层的连接称为会话。3.8.2表示层表示层处理用户信息的表示问题，如编码、数据格式转换和处理用户信息的表示问题，如编码、数据格式转换和加密解密加密解密3.8.3应用层应用层应用层（应用层（applicationlayer）是）是OSI参考模型的最高层，参考模型的最高层，它是计算机用户，以及各种应用程序和网络之间的接它是计算机用户，以及各种应用程序和网络之间的接口，其功能是口，其功能是“直接向用户提供服务，完成用户希望在直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工作网络上完成的各种工作”。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材533.8.4七层模型的小结七层模型的小结OSI是一个理想的模型，因此一般网络系统只涉及是一个理想的模型，因此一般网络系统只涉及其中的几层，很少有系统能够具有所有的其中的几层，很少有系统能够具有所有的7层，并完全层，并完全遵循它的规定。遵循它的规定。下下4层主要完成通信子网的功能，上层主要完成通信子网的功能，上3层主要完成资层主要完成资源子网的功能。第源子网的功能。第4层作为上下两部分的桥梁，是整个层作为上下两部分的桥梁，是整个网络体系结构中最关键的部分；网络体系结构中最关键的部分；2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材543.8.5建立建立OSI参考模型的目的和作用参考模型的目的和作用OSI的的分分层层逻逻辑辑体体系系结结构构使使得得人人们们可可以以深深刻刻地地理理解解各各层层协协议议所所应应解解决决的的问问题题，并并明明确确各各个个协协议议在在网网络络体体系结构中所占据的位置。系结构中所占据的位置。（2）OSI参考模型的每一层在功能上与其他层有着明参考模型的每一层在功能上与其他层有着明显的区别，从而使得网络系统可以按功能划分。这样，显的区别，从而使得网络系统可以按功能划分。这样，网络或通信产品就不必面面俱到。例如，当某个产品网络或通信产品就不必面面俱到。例如，当某个产品只需完成某一方面的功能时，它可以只考虑并遵循所只需完成某一方面的功能时，它可以只考虑并遵循所涉及层的标准。涉及层的标准。（3）OSI参考模型有助于分析和了解每一种比较复杂参考模型有助于分析和了解每一种比较复杂的协议。的协议。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材553.9TCP/IP体系结构体系结构3.9.1TCP/IP参考模型的发展参考模型的发展TCP/IP协议的起源协议的起源TCP/IP协议的特点协议的特点（1）开开放放的的协协议议标标准准，可可以以免免费费使使用用，并并且且独独立立于于特特定的计算机硬件与操作系统。定的计算机硬件与操作系统。（2）独独立立于于特特定定的的网网络络硬硬件件，可可以以运运行行在在局局域域网网、广广域网，更适用于互联网中。域网，更适用于互联网中。（3）统统一一的的网网络络地地址址分分配配方方案案，使使得得整整个个TCP/IP设设备备在网中都具有惟一的地址。在网中都具有惟一的地址。（4）标标准准化化的的高高层层协协议议，可可以以提提供供多多种种可可靠靠的的用用户户服服务。务。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材563.9.2TCP/IP参考模型参考模型TCP/IP参考模型可以分为以下四个层次：参考模型可以分为以下四个层次：应用层（应用层（ApplicationLayer）传输层（传输层（TransportLayer）互连层（互连层（InternetLayer）主机主机-网络层（网络层（Host-to-NetworkLayer）2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材573.9.3主机主机-网络层网络层主机主机-网络层是参考模型的最低层，也被称为网络网络层是参考模型的最低层，也被称为网络接口层接口层,它负责通过网络发送和接收它负责通过网络发送和接收IP数据报数据报.2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材583.9.4互连层互连层互连层的主要功能：互连层的主要功能：处处理理来来自自传传输输层层的的分分组组发发送送请请求求。在在收收到到分分组组发发送送请请求求之之后后，将将分分组组装装入入IP数数据据报报，填填充充报报头头，选选择择发发送路径，然后将数据报发送到相应的网络输出端。送路径，然后将数据报发送到相应的网络输出端。处处理理接接收收的的数数据据报报。在在接接收收到到其其他他主主机机发发送送的的数数据据报报之之后后，检检查查目目的的地地址址，如如需需要要转转发发，则则选选择择发发送送路路径径，转转发发出出去去；如如目目的的地地址址为为本本结结点点IP地地址址，则则除除去去报头，将分组交送传输层处理。报头，将分组交送传输层处理。处理互连的路径、流量控制与拥塞问题。处理互连的路径、流量控制与拥塞问题。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材59互连层互连层4个核心协议。个核心协议。IP（InternetProtocol，网际协议）协议，网际协议）协议ICMP（Internetcontrolmessageprotocol，网际控制，网际控制报文协议）协议报文协议）协议ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析协议），地址解析协议）协议协议RARP（ReverseAddressResolutionProtocol，逆向地，逆向地址解析协议）协议址解析协议）协议2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材60互连层传输的互连层传输的IP分组格式分组格式2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材61字段的意义字段的意义版本号：版本号：IP分组头首部长度分组头首部长度服务类型服务类型总长度总长度标识符标识符标志段标志段段偏移段偏移生存时间生存时间协议协议分组头校验和分组头校验和2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材62标志段的含义标志段的含义2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材63数据报分片数据报分片2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材64IP数据报首部中与分片有关的字段中的值数据报首部中与分片有关的字段中的值2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材65协议与号码对应关系协议与号码对应关系2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材663.9.5传输层传输层1、传输层的功能、传输层的功能:传输层的主要目的是：在互联网中源主机与目的主机传输层的主要目的是：在互联网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端的对等实体间建立用于会话的端端连接。端连接。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材67传输层的两个协议传输层的两个协议在在TCP/IP参考模型的传输层，定义了以下两种协议：参考模型的传输层，定义了以下两种协议：传输控制协议（传输控制协议（TCP，TransportControlProtocol）用户数据报协议（用户数据报协议（UDP，UserDatagramProtocol）TCP协议是一种可靠的面向连接的协议协议是一种可靠的面向连接的协议UDP协议是一种不可靠的无连接协议协议是一种不可靠的无连接协议UDP方方式式与与TCP相相比比，更更加加简简单单，数数据据传传输输速速率率也也较较高高。当当通通信信网网可可靠靠性性较较高高时时，UDP方方式式具具有有更更高高的的优优越性。越性。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材682.TCP报文段格式报文段格式2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材69TCP报文段格式报文段格式源端口源端口（源端口源端口（SourcePort）字段和目的端口字段）字段和目的端口字段序列号（序列号（SequenceNumber）字段）字段确认号字段确认号字段数据偏移字段数据偏移字段紧急指针段紧急指针段急迫推动标志急迫推动标志重置连接重置连接RST同步序列号标志同步序列号标志SYN终止标志终止标志FIN检验和字段检验和字段2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材703、用户数据报协议、用户数据报协议UDP用户数据报协议用户数据报协议UDP有两个字段，首部字段和数据字有两个字段，首部字段和数据字段。首部字段很简单，只有段。首部字段很简单，只有8个字节，由个字节，由4个字段组成，个字段组成，每个字段都是两个字节。各字段意义如下：每个字段都是两个字节。各字段意义如下：源端口字段源端口字段源端口号；源端口号；目的端口字段目的端口字段目的端口号；目的端口号；长度字段长度字段UDP数据报的长度；数据报的长度；检验和字段检验和字段防止防止UDP数据报在传输中出错；数据报在传输中出错；2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材71用户数据报协议用户数据报协议UDP格式格式2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材724、TCP协议和协议和UDP协议的端口号协议的端口号进程通信的首要问题是解决进程标识方法，进程通信的首要问题是解决进程标识方法，TCP/IP协议族中协议族中用端口号来标识进程。用端口号来标识进程。TCP协议和协议和UDP协议端口号长度都是协议端口号长度都是16位，位，端口号的取值范围是端口号的取值范围是065535之间的整数。之间的整数。UDP端口号分为熟知端口号、注册端口号和临时端口号端口号分为熟知端口号、注册端口号和临时端口号3类。类。熟知端口号值的范围是熟知端口号值的范围是01023，它被统一分配和注册；注册端口，它被统一分配和注册；注册端口号值的范围是号值的范围是102449151，用户根据需要可以在，用户根据需要可以在IANA注册，以注册，以防止重复；临时端口号值的范围是防止重复；临时端口号值的范围是4915265535，它们之间可由，它们之间可由任何进程来使用。任何进程来使用。TCP协议规定：客户进程由本地主机上的协议规定：客户进程由本地主机上的TCP软件随机选取临时端口。运行在远程计算机上的服务器必须使用软件随机选取临时端口。运行在远程计算机上的服务器必须使用熟知端口号，其值的范围是熟知端口号，其值的范围是01023。UDP协议端口号的分配方协议端口号的分配方法与法与TCP基本相同。基本相同。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材73TCP常用的熟知端口号常用的熟知端口号2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材743.9.6应用层应用层应用层是参考模型的最高层，应用层包括了所有应用层是参考模型的最高层，应用层包括了所有高层协议，并且总是不断有新的协议加入高层协议，并且总是不断有新的协议加入应应用用层层协协议议可可分分为为三三类类：一一类类依依赖赖于于面面向向连连接接的的TCP协协议议；一一类类依依赖赖于于面面向向无无连连接接的的UDP协协议议；而而另另一类则既可依赖于一类则既可依赖于TCP协议，也可依赖于协议，也可依赖于UDP协议。协议。2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材75表表3-4应用层主要协议应用层主要协议序号协议名称英文描述功能说明1网络终端协议Telnet用于实现互联网中远程登录功能2文件传输协议FTP,FileTransferProtocol用于实现互联网中交互式文件传输功能3简单邮件传输协议SMTP,SimpleMailTransferProtocol用于实现互联网中电子邮件传送功能4域名系统DNS,DomainNameSystem用于实现网络设备名字到IP地址映射的网络服务5简单网络管理协议SMMP,Simple Network ManagementProtocol用于管理与监视网络设备6路由信息协议RIP,RoutingInformationProtocol用于在网络设备之间交换路由信息7网络文件系统NFS,NetworkFileSystem用于网络中不同主机之间的文件共享8超文本传输协议HTTP,HyperTextTransferProtocol用于WWW服务2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材76TCP/IP参考模型与协议栈的关系参考模型与协议栈的关系2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材773.10OSI参考模型与参考模型与TCP/IP参考模型的比较参考模型的比较3.10.1对对OSI参考模型的评价参考模型的评价概念概念清楚，实现难清楚，实现难3.10.2对对TCP/IP参考模型的评价参考模型的评价实用但概念不是很实用但概念不是很清楚清楚2121世纪计算机基础教育系列教材世纪计算机基础教育系列教材783.10.3一种建议的参考模型一种建议的参考模型应用层传输层网络层数据链路层物理层个人观点供参考，欢迎讨论！